1. Introduzione alla poliimmide
La poliimmide (PI) è una struttura molecolare contenente maglie di catena a base di immide- di composti polimerici eterociclici aromatici, è attualmente una delle migliori varietà di tecnopolimeri resistenti al calore, ampiamente utilizzata in aviazione, aerospaziale, microelettronica, nano, cristalli liquidi, laser e altri campi.
Recentemente, tutti i paesi hanno incluso la ricerca, lo sviluppo e l’utilizzo dell’IP nel 21° secolo come uno dei focus di sviluppo di nuovi materiali chimici. La poliimmide, grazie alle sue eccezionali caratteristiche prestazionali e di sintesi, ha grandi prospettive applicative, sia come materiale strutturale che come materiale funzionale.
La poliimmide è conosciuta come la cima della piramide dei materiali polimerici, conosciuta anche come "la soluzione dei problemi", e anche alcuni addetti ai lavori del settore ritengono che "nessuna poliimmide non avrà l'odierna tecnologia microelettronica.
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Piramide di materiali polimerici
2. classificazione e applicazione della poliimmide
La poliimmide può essere utilizzata in una varietà di campi grazie alle sue eccellenti prestazioni e può anche essere suddivisa in una varietà di tipi, tra cui tecnopolimeri, fibre, poliimmide fotosensibile, schiume, rivestimenti, adesivi, pellicole, aerogel, compositi e così via.
La poliimmide è ampiamente utilizzata
Tra molti polimeri, la poliimmide è l'unico che ha una vasta gamma di applicazioni e mostra prestazioni eccezionali in ciascuna di esse. Di seguito ti illustrerò gli usi principali di ciascuna varietà di poliimmide.
(1).Tecnologia delle materie plastiche
I tecnopolimeri di poliimmide possono essere suddivisi sia in termoindurenti che termoplastici, possono essere suddivisi in poli(tetrametilene tetraimmide) (PMMI), polieterimmide (PEI), poliammide e immide (PAI), ecc., hanno i propri usi in diversi campi.
PMMI con temperatura di distorsione termica del carico di 1,8 MPa di 360 gradi, eccellenti proprietà elettriche, può essere utilizzato per condizioni speciali di parti di precisione, cuscinetti auto-lubrificanti ad alta temperatura, guarnizioni, giranti di ventilatori, ecc., può anche essere utilizzato a contatto con parti di valvole ad ammoniaca liquida, parti di sistemi di alimentazione di carburante di motori a reazione.
Il PEI ha eccellenti proprietà meccaniche, proprietà di isolamento elettrico, resistenza all'irradiazione, resistenza alle alte temperature e all'abrasione, buona fluidità di fusione, ritiro dallo stampaggio dallo 0,5% allo 0,7%, disponibile per stampaggio a iniezione ed estrusione, la post-lavorazione è più semplice, può essere utilizzato anche per metodi di saldatura e altri materiali combinati nei settori elettronico ed elettrico, aerospaziale, automobilistico, delle apparecchiature mediche e altri settori sono ampiamente utilizzati.
La resistenza del PAI è la più alta tra le attuali plastiche non-rinforzate, la resistenza alla trazione è di 190 MPa, la resistenza alla flessione è di 250 MPa e la temperatura di distorsione termica arriva fino a 274 gradi sotto il carico di 1,8 MPa. Il PAI ha una buona resistenza all'ablazione e all'elettromagnetismo ad alta temperatura e alta frequenza e ha buone proprietà adesive su metalli e altri materiali, utilizzato principalmente per ingranaggi, cuscinetti e artigli separatori di fotocopiatrici, ecc., e può essere utilizzato per materiali di ablazione di aeromobili, materiali di trasmittanza e altri materiali e può essere utilizzato nella produzione di dispositivi elettronici. Viene utilizzato principalmente per ingranaggi, cuscinetti e artigli separatori di fotocopiatrici, ecc. Può essere utilizzato anche per materiali ablativi, materiali magneticamente permeabili e materiali strutturali di aeromobili.
Poliimmide per parti ad alte prestazioni
(2). Fibra di poliimmide
La fibra di poliimmide è un'importante fibra ad alte-prestazioni, la sua fibra di poliimmide ad alta temperatura è attualmente una delle fibre sintetiche organiche con la temperatura più alta, può essere utilizzata a 250 ~ 350 gradi, nella resistenza alla luce, nell'assorbimento d'acqua, nella resistenza al calore e in altri aspetti delle fibre di aramide e polifenilene solfuro rispetto alla superiorità delle fibre di poliimmide ad alte-prestazioni rispetto alla resistenza dell'aramide è circa una volta superiore alle attuali prestazioni meccaniche delle migliori fibre organiche. È una delle migliori fibre sintetiche organiche in termini di proprietà meccaniche.
Con il continuo sviluppo dei settori high-tecnologici, le proprietà fisiche e chimiche dei prodotti PI sono sempre più esigenti, i tradizionali materiali PI in meccanica, termica e ottica, elettrica, magnetica e altri aspetti delle prestazioni non sono stati in grado di soddisfare i moderni campi scientifici e tecnologici dei requisiti speciali del materiale, le fibre PI ad alte-prestazioni con le sue proprietà meccaniche superiori, stabilità termica, irradiazione e altre caratteristiche della prossima generazione di fibre ad alte-prestazioni diventeranno un tipico rappresentante della fibra.
Allo stato attuale, l'industria nazionale delle fibre PI è impegnata principalmente a Jiangsu Aoshen, Changchun Gaoqi, Kejiu New Material, Jiangsu Xiannuo e così via. Tra questi, Changchun Gaoqi è diventata una base importante per la ricerca, lo sviluppo e la produzione di poliimmide in Cina, e una fibra organica ad alte-prestazioni con diritti di proprietà intellettuale completamente indipendenti di Jiangsu ceno ha superato la valutazione dei risultati scientifici e tecnologici nel 2016 e ha anche preso l'iniziativa nel 2020 per completare lo sviluppo di standard nazionali di "filamento di poliimmide ad alta-resistenza e ad alto-modulo".
Fibra di poliimmide
(3). Poliimmide fotosensibile (PSPI)
La poliimmide fotosensibile (PSPI) è una classe di catene polimeriche sia dell'anello immidico che dei geni fotosensibili, insieme di eccellente stabilità termica, buone proprietà meccaniche, proprietà chimiche e fotografiche dei materiali organici.
La poliimmide fotosensibile nel campo dell'elettronica, principalmente il fotoresist e l'imballaggio elettronico, hanno due ruoli principali, nella poliimmide fotosensibile aggiunta al sensibilizzatore, allo stabilizzatore, ecc. Si può ottenere il "fotoresist poliimmidico". Rispetto ai fotoresist tradizionali, la stessa poliimmide ha buone proprietà dielettriche, quindi non è necessario rivestire il mezzo di lavoro quando si utilizza il ruolo di barriera luminosa, il che può abbreviare notevolmente il processo e migliorare l'efficienza produttiva.
La tecnologia di produzione della poliimmide fotosensibile (PSPI) è controllata principalmente da aziende statunitensi e giapponesi, di cui Toray è una delle imprese di maggior successo al mondo nel mercato dei prodotti PSPI positivi, e i suoi prodotti positivi sono utilizzati negli imballaggi microelettronici, nell'incapsulamento optoelettronico e in altri campi.
Limitata dall'arretratezza della tecnologia di produzione, l'industria cinese della poliimmide è ancora stabile nel settore delle pellicole e di altri prodotti di fascia bassa-, la produzione di poliimmide fotosensibile è inferiore e la domanda del mercato dipende dalle importazioni. Nel sostegno politico "Made in China 2025", i settori industriale, meccanico, elettronico e altri della Cina stanno entrando nella fase di sostituzione interna, le imprese nazionali per PSPI continuano ad approfondirsi, alcune aziende hanno padroneggiato la tecnologia di produzione.
Attualmente, il layout della ricerca e sviluppo del PSPI, la produzione delle imprese locali sono Rui Huatai, nuovi materiali Ming Shi, l'industria nazionale della plastica eolica, la tecnologia Dinglong, ecc., il futuro del campo della sostituzione domestica dello spazio.
Poliimmide per fotoresist
(4). Schiuma di poliimmide
La schiuma di poliimmide è un tipo di materiale di poliimmide, sviluppato per la prima volta negli anni '70 dal Centro di ricerca Langley della NASA in collaborazione con Unitika America, utilizzato nello Space Shuttle, è ora ampiamente utilizzato su aerei, navi, treni, automobili e altri campi, essendo ignifugo, resistente al calore,-resistente, leggero ed ecologico, non-tossico, può resistere per un lungo periodo a temperature ultra-alte, ultra-basse e ad alto contenuto di sale. spruzzi, forte rumore, forte corrosione, forti radiazioni e altre condizioni di servizio estreme.
La schiuma di poliimmide può essere divisa in tre categorie:
(a) Uguale alla poliimmide generale, l'immide come catena principale del materiale espanso, l'uso della temperatura raggiunge più di 300 gradi (schiuma PI)
(b) Materiali espansi in cui l'anello immidico esiste come gruppo laterale (schiuma PMI)
(c) Materiali in nano-schiuma ottenuti introducendo segmenti di catena grassa termicamente instabili nella poliimmide e rompendoli ad alte temperature.
I materiali in schiuma di poliimmide appartengono ai materiali funzionali avanzati e sono sempre più utilizzati nel settore aerospaziale, nei trasporti marittimi, nella difesa nazionale, nella microelettronica e in altri campi high-tecnologici come l'isolamento termico, la riduzione delle vibrazioni e del rumore, l'isolamento e altri materiali chiave.
La schiuma PI è attualmente l'applicazione più importante per le navi con materiali di isolamento termico e di riduzione del rumore, la marina cinese è attualmente al terzo climax della costruzione navale, la schiuma PI come nuovo tipo di navi da guerra nella prima scelta di materiali di isolamento termico e di riduzione del rumore, la domanda è in rapido aumento.
La schiuma di poli(metacrilimide) (PMI in breve) è un nuovo tipo di materiale espanso ad alta struttura molecolare con prestazioni complete ottimali, ovvero un materiale composito in schiuma ad alte-prestazioni con elevata resistenza specifica, modulo specifico elevato, tasso di chiusura elevato ed elevata resistenza al calore ed è caratterizzato da leggerezza, elevata resistenza e resistenza alle alte/basse temperature, ecc. Inoltre, la schiuma PMI, in quanto materiale di isolamento termico e di riduzione del rumore più eccellente per le navi, ha una domanda in rapido aumento. Inoltre, la schiuma PMI è il materiale d'anima in schiuma strutturale più eccellente, ampiamente utilizzato nelle pale dei ventilatori, nelle pale degli elicotteri, nell'aerospaziale e in altri campi, la sua tendenza alla sostituzione con la schiuma PET è chiara e lo spazio di mercato è vasto.
La schiuma PI è resistente al calore-, ritardante di fiamma-, non produce gas nocivi, è facile da installare ed è ampiamente utilizzata nei materiali per l'isolamento termico e la riduzione del rumore. Attualmente, la Marina degli Stati Uniti ha utilizzato la schiuma PI come materiale isolante termico e acustico per tutte le navi di superficie e i sottomarini, e la schiuma SOLIMIDE prodotta da INSPEC è stata utilizzata in più di 15 paesi per lo sviluppo di sistemi di isolamento termico e acustico per navi militari. Inoltre, la schiuma PI è ampiamente utilizzata anche nelle navi civili, come navi da crociera di lusso, motoscafi e navi a gas naturale liquefatto.
Schiuma di poliimmide
Similmente alla schiuma PI, anche l'applicazione della schiuma PMI è molto ampia. Le applicazioni tipiche della schiuma PMI includono:
(a) Materiale del nucleo in schiuma strutturale: eccellente resistenza alla compressione ad alta-temperatura, per cui è ampiamente utilizzato come materiale del nucleo per le pale dei ventilatori, l'aviazione, l'aerospaziale, le navi, le attrezzature sportive, le apparecchiature mediche e altri campi;
(b) Materiali trasparenti per onde a banda larga-: la costante dielettrica e le perdite basse lo rendono ampiamente utilizzato nei radar, nelle antenne e in altri campi;
(c) materiali per l'isolamento termico e acustico: locomotive ad alta-velocità, pneumatici, impianti audio e così via.
Dal 21° secolo, il numero di unità coinvolte nella ricerca sulla schiuma di poliimmide in Cina è cresciuto in modo significativo e l'industria ha compiuto progressi tecnologici significativi e, attualmente, i principali produttori nazionali di schiuma di poliimmide sono Qingdao Ocean, Kanda New Material e Tiansheng New Material, Zigong Zhongtiansheng, Qingdao Ocean New Material e così via. Tra questi, il Ningbo Institute of Materials, l'Accademia cinese delle scienze ha costruito un'apparecchiatura pilota con particelle di microschiuma di poliimmide, i prodotti di poliimmide di Qingdao Ocean e Kangda New Material hanno superato il test militare.
(5). Rivestimenti in poliimmide
La poliimmide per la preparazione dei rivestimenti è una delle sue prime applicazioni, le sostanze contenute nel rivestimento vengono utilizzate principalmente come rivestimento isolante del filo smaltato. Il rivestimento isolante del filo smaltato è costituito principalmente da filo tondo -rivestito, filo piatto e altri tipi di filo di rame nudo con diametro di filo, filo di lega e strato esterno di filo avvolto di filo di vetro, migliora e stabilizza lo strato esterno di filo smaltato.
Uno degli indici più importanti dei rivestimenti isolanti è il grado di resistenza al calore-, secondo l'International Electrotechnical Association ICE-85 del 1954 per i materiali isolanti elettrici e motori nell'uso degli standard di classificazione della stabilità termica, i materiali isolanti sono divisi in sette gradi di resistenza al calore.
Per soddisfare i requisiti della tecnologia industriale, lo sviluppo dei materiali isolanti è caratterizzato dal fatto che il sistema di isolamento dovrebbe essere in grado di raggiungere temperature di 180-200 gradi più elevate in caso di lavoro a lungo-termine, ma senza perdita di peso significativa e riduzione della resistenza elettrica e mantenere una buona elasticità, umidità, ozono, resistenza all'arco e altre proprietà. I materiali in poliimmide possono essere ottimi per soddisfare i requisiti di questo utilizzo, per preparare un rivestimento isolante di classe F-e superiore al calore-resistente al calore, la poliimmide può essere utilizzata come vernice isolante per il filo elettromagnetico o come rivestimento ad alta temperatura.
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Fonte "Sito ufficiale della China Composites Industry Association".